位数更大的单片机(MCU)具有哪些优势?

一般来说,较低的总线宽度会限制性能,但在成本方面会有优势,在性能要求不高的应用中使用。在本文中,主要讨论包括8 位,16 位和 32 位的MCU。然而,与16 位相比,在性能优势、编程、调试、成本、人工等方面逐渐倾向于 32 位。

周期数随着总线宽度的减小而增加:较低的位宽需要更多的周期来完成更大的计算。

与16位数据总线宽度的MCU相比,8位MCU完成大型计算所需的周期更多,使用32位MCU可以进一步减少计算周期。

除了完成计算和数据吞吐量的速度外,32 位 MCU 可以在一个周期内处理 8 位 MCU 需要多个周期才能完成的操作。如果在传输中途有中断或故障,对于同一任务,则8位MCU与32位MCU相比,没有完成任务概率更大。如果计算速度和吞吐量很重要,那么32位的吞吐量更好。例如,图像处理等计算密集型应用。

成本:在某些应用中,使用8位MCU仍然很普遍,主要是芯片成本方面是重要的参考选项。

然而,32位MCU芯片可能和某些8位MCU芯片一样便宜。当项目成本成了主要考虑的情况下,例如在大批量产品生产中,当功能的扩展不是未来产品的考虑因素时,将优先考虑芯片成本,而不是位数。

与32位MCU相比,8位MCU的使用范围受到的限制很大。使用32位MCU的人工成本可能也会更低,因为现在围绕32位生态系统开发了选择更多、功能更多、工具更强大和体量更大的代码库,尖端技术也不再围绕 8 位发展。一旦工程师掌握了32位设备的学习曲线,其价值将扩展到更广泛的应用领域。

代码大小:宽度越大,代码越密集。

粗略估计32位代码量比8位代码量减少 30%。当然,在32位中使用汇编编程比在8位中使用汇编编程更具挑战。尽管如此,现代开发工具能够让工程师使用C/C++直接编程,这种语言通常可以跨架构移植,并且具有跨架构的类似工具链和 IDE。然而,对于追求效率的工程师来说,8位MCU可以通过汇编代码进行更高效的编码。

更多功能:在更高的数据总线宽度架构中,有更多的功能可以利用。

使用32位设备时,功能的可扩展性会显著增加,随着位宽的增加,外设的集成率会大大提高。在32位设备中使用DMA,完全跳过CPU,实时性能更容易达到。

尽管如此,与 32 位 MCU 相比,8 位 MCU 的选择更多。部分原因是 8 位架构比 16 位和 32 位架构存在的时间要长得多。

许多8位MCU的选择主要基于MCU的成本、遗留代码的重复使用以及个人对8位体系结构的熟悉程度。8位MCU可以以最低的要求完成工作,但使用8位MCU开发产品所需的技能是不同的,最明显的是使用汇编编程时。

决定使用8位还是16位和32位应取决于应用程序需求,如MCU成本和开发周期、应用程序的功能和未来功能扩展的需要,以及上市时间的考虑因素。许多开发人员都是8位MCU的铁杆粉丝,他们可以用8位MCU做出让人惊艳的作品。无论人工成本如何,大批量生产的产品都会倾向于成本最低的选项。

作为个人发展,明智的做法是熟悉两者。然而,考虑到现代技术日益发展,应用更复杂的时候,使用32位MCU开发也将超过8位MCU。

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